国内外不同团队报告了基于小分子化合物（如SR1、UM171）、多肽（NOV）、高分子聚合物（PVA）等多种HSC体外扩增策略，然而这些工作并未考察其对HSC巨核系重建能力的影响。

Carrelha, J等在小鼠造血干细胞异质性群体中发现存在巨核偏向造血干细胞（Mk-biased HSC），并解析了其免疫表型，然而在人造血系统中Mk-biased HSC存在与否及其免疫表型仍然是个未解之谜。

近日，中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）高瀛岱、施均、程涛和清华大学杜亚楠合作在《自然》（Nature）杂志子刊《Nature Communications》在线发布了题为“Expansion of Human Megakaryocyte-biased Hematopoietic Stem Cells by Biomimetic Microniche”的研究论文。

此研究建立了基于仿生微环境载体的人HSC的扩增策略，实现了不同来源的HSC的体外扩增，同时揭示了人造血系统中Mk-biased HSC的存在，解析了该亚群的免疫表型，提出Mk-biased HSC体外扩增体系，为造血干细胞体外扩增和异质性研究提出了新的观点。

该研究制作了在刚性、孔径大小、材料等方面仿生骨髓微环境的仿生微载体，将之添加到细胞培养体系中，发现该体系能以包括脐带血（UCB）CD34+细胞，及UCB、外周血（PB）和骨髓（BM）单核细胞（MNC）在内的多种来源细胞为原料，扩增较原始的HSC亚群（免疫表型为：CD34+CD38-CD45RA-CD90+和CD34+CD38-CD45RA-CD90+CD49f+）。

通过极限稀释移植实验得出，Microniche将功能性造血干细胞扩增了5.01倍。

经该体系培养的再生障碍性贫血（AA）患者来源的骨髓MNC可重新恢复已丧失的免疫缺陷小鼠体内造血重建能力。

接下来，在生物反应器内应用该扩增策略后，实现了UCB MNC为起始细胞的HSC体外规模化扩增，功能性干细胞扩增达7.39倍。

该研究进一步检测了Microniche对巨核造血的影响，发现在极限稀释移植中，成功植入的受体小鼠，淋系（Ly）和髓系（My）几乎全部重建，而仅有不到1/2的受体小鼠能够重建巨核系（Mk），表明具有重建Mk的HSC是功能性HSC中更小的一个细胞亚群，提示了人Mk-biased HSC的存在。

培养基对照组的小鼠几乎无法重建Mk，表明传统培养条件下Mk-biased HSC容易丧失。而经过极限稀释计算，发现Microniche将Mk-biased HSC扩增了3.36倍。

经过单细胞测序分析，发现Microniche培养后的特有细胞亚群的特征性基因为SELL（CD62L）和PROM1（CD133）。

流式分析也证实了Microniche存在CD34+CD38-CD45RA-CD90+CD49flowCD62L-CD133+的独特细胞亚群。通过分选该亚群（CD62L-CD133+）和非该亚群（non-CD62L-CD133+）进行移植实验，证实了CD62L-CD133+亚群负责Mk的重建，而non-CD62L-CD133+负责其他系重建，表明人Mk-biased HSC富集于CD62L-CD133+亚群中。

Microniche的产物细胞中细胞因子-细胞因子受体通路被激活，单细胞测序显示体系的产物细胞中存在特有的CD4阳性细胞亚群，该亚群通过细胞因子-细胞因子受体与其他亚群存在广泛的细胞间交流。

不同刚性、孔径和材料的多种载体对比显示，只有合理仿生了骨髓细胞龛时才能够扩增HSC，且原始HSC和Mk-biased HSC更多的定位于Microniche内部，表明HSC和Mk-biased HSC扩增需要仿生细胞龛的物理支持。

该研究研发了基于仿生微载体的人Mk-biased HSC体外扩增技术，揭示了人Mk-biased HSC免疫表型以及仿生物理支撑对原始HSC和Mk-biased HSC体外扩增的重要作用，为建立临床级HSC体外扩增策略打开了思路，对基于HSC的细胞治疗的广泛应用具有重要意义。

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